MT-057指南，高速电流反馈运算放大器-AnalogDevices.PDF

MT-057 指南 高速电流反馈运算放大器 CFB运算放大器简化电路和模型 现在，我们将详细考察高速运算放大器中非常流行的电流反馈(CFB)运算放大器拓扑结 构。如前所述，电路概念虽然出现在数十年之前，但要充分发挥这种架构的优势，需要采 用现代高速互补双极性工艺。 众所周知，在双极型晶体管电路中，在所有其他条件相同的情况下，电流的切换速度快于 电压。这构成了非饱和发射极耦合逻辑(ECL)和电流输出DAC等器件的基础。在电流开关 节点维持低阻抗有助于降低杂散电容的影响，这是高速运行状态下最大的危害因素之一。 电流镜很好地展示了如何在最少量的延迟下实现电流开关。 +V S Q3 Q1 i i X1 + - RT CP Q2 i Q4 -V S R2 R1 图1：简化版电流反馈(CFB)运算放大器 电流反馈运算放大器拓扑结构只是这些基本电流导引原理的应用。以上图1给出了简化的 CFB运算放大器。同相输入端为高阻抗，并通过互补发射极跟随缓冲器Q1和Q2直接缓冲 至反相输入端。注意，反相输出阻抗极低(一般为10至100 Ω)，这是低发射极电阻造成的(理 想状况下为零)。这是CFB与VFB运算放大器之间的一个基本差异，同时也CFB运算放大器 的一个特性，使其具有了某些特有的优势。 Rev.0, 10/08, WK Page 1 of 6 MT-057 Q1和Q2的集电极输出驱动着电流镜，而电流镜则将反相输入电流映射到高阻抗节点，分 别表示为R 和C 。高阻抗节点由一个互补单位增益发射极跟随器缓冲。从输出到反相输入 T P 的反馈发生作用，强制反相输入电流归零，这就是电流反馈这个术语的由来。注意，在理 想状况下，对于零反相输入阻抗，该节点处不能存在小信号电压，只能存在小信号电流。 现在，考虑应用于CFB运算放大器同相输入端的一个正阶跃电压。Q1将立即将一个成比例 的电流送入外部反馈电阻，从而形成一个误差电流，而Q3则会将该误差电流映射至高阻 抗节点。在高阻抗节点处形成的电压等于该电流与等效阻抗之积。这个术语跨导运算放大 器正是源于此，因为传递函数为一个阻抗，而不是像传统VFB运算放大器那样，是一个无 单位的电压比值。 同时注意，传递至高阻抗节点的误差电流不受输入级尾电流的限制。换言之，不同于常规 VFB运算放大器，理想的CFB运算